Structure of the charge separated state P865+Q A- in the photosynthetic reaction centers of Rhodobacter sphaeroides by quantum beat oscillations and high-field electron paramagnetic resonance: Evidence for light-induced QA- reorientation

Journal of the American Chemical Society

Volumn 129, Issue 51, 2007, Pages 15935-15946

  Heinen, Ulrich ^a,c   Utschig, Lisa M ^b   Poluektov, Oleg G ^b   Link, Gerhard ^a   Ohmes, Ernst ^a   Kothe, Gerd ^a  

^a UNIVERSITY OF FREIBURG   (Germany)

^b ARGONNE NATIONAL LABORATORY   (United States)

^c BRUKER BIOSPIN GMBH   (Germany)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ELECTRONS; MOLECULAR ORIENTATION; PARAMAGNETIC RESONANCE; PHOTOSYNTHESIS; QUANTUM CHEMISTRY; SINGLE CRYSTALS;

MAGNETIC TENSORS; QUANTUM BEAT OSCILLATIONS; RHODOBACTER SPHAEROIDES;

BACTERIA;

QUINONE DERIVATIVE;

ARTICLE; CHEMICAL STRUCTURE; CONFORMATIONAL TRANSITION; CRYSTAL STRUCTURE; ELECTRON SPIN RESONANCE; ELECTRON TRANSPORT; ILLUMINATION; LIGHT; NANOANALYSIS; NONHUMAN; ORIENTATION; OSCILLATION; PHOTOSYNTHESIS; PHOTOTROPHIC BACTERIUM; RHODOBACTER SPHAEROIDES; TEMPERATURE; X RAY CRYSTALLOGRAPHY;

CRYSTALLOGRAPHY, X-RAY; ELECTRON SPIN RESONANCE SPECTROSCOPY; LIGHT; PHOTOSYNTHETIC REACTION CENTER COMPLEX PROTEINS; PROTEIN CONFORMATION; QUANTUM THEORY; RHODOBACTER SPHAEROIDES;

EID: 37549008371     PISSN: 00027863     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja075065h     Document Type: Article

References (67)

1. Deisenhofer, J.; Epp, O.; Miki, K.; Huber, R.; Michel, H. J. Mol. Biol. 1984, 180, 385-398.
2. Komiya, H.; Yeates, T.; Rees, D.; Allen, J.; Feher, G. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1988, 85, 9012-9016.
3. Chang, C.-H.; El-Kabbani, O.; Tiede, D.; Norris, J. R.; Schiffer, M. Biochemistry 1991, 30, 5352-5360.
4. Ermler, U.; Fritzsch, G.; Buchanan, S.; Michel, H. Structure 1994, 2, 925-936.
5. Norris, J. R.; Uphaus, R. A.; Crespi, H. L.; Katz, J. J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1971, 68, 625-628.
6. Feher, G.; Okamura, M.; McElroy, J. Biochim. Biophys. Acta 1972, 267, 222-226.
7. Okamura, M. Y.; Isaacson, R. A.; Feher, G. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1975, 72, 3491-3495.
8. Okamura, M. Y.; Feher, G. In Anoxygenic Photosynthetic Bacteria; Blankenship, R. E., Madigan, M. T., Bauer, C. E., Eds.; Kluwer Academic Publishers: Dordrecht, 1994; pp 577-594.
9. Thurnauer, M. C.; Norris, J. R. Chem. Phys. Lett. 1980, 76, 557-561.
10. Closs, G. L.; Forbes, M. D. E.; Norris, J. R. J. Phys. Chem. 1987, 91, 3592-3599.
11. Buckley, C. D.; Hunter, D. A.; Hore, P. J.; McLauchlan, K. A. Chem. Phys. Lett. 1987, 135, 307-312.
12. Salikhov, K. M.; Bock, C. H.; Stehlik, D. J. Appl. Magn. Reson. 1990, 1, 195-211.
13. Bittl, R.; Kothe, G. Chem. Phys. Lett. 1991, 177, 547-553.
14. Kothe, G.; Weber, S.; Bittl, R.; Ohmes, E.; Thurnauer, M. C.; Norris, J. R. Chem. Phys. Lett. 1991, 186, 474-480.
15. Zwanenburg, G.; Hore, P. J. Chem. Phys. Lett. 1993, 203, 65-74.
16. Kothe, G.; Weber, S.; Ohmes, E.; Thurnauer, M. C.; Norris, J. R. J. Phys. Chem. 1994, 98, 2706-2712.
17. Kothe, G.; Weber, S.; Ohmes, E.; Thurnauer, M. C.; Norris, J. R. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 7729-7734.
18. Bittl, R.; van der Est, A.; Kamlowski, A.; Lubitz, W.; Stehlik, D. Chem. Phys. Lett. 1994, 226, 349-358.
19. Kothe, G.; Bechtold, M.; Link, G.; Ohmes, E.; Weidner, J.-U. Chem. Phys. Lett. 1998, 283, 51-60.
20. van der Est, A.; Bittl, R.; Abresch, E. C.; Lubitz, W.; Stehlik, D. Chem. Phys. Lett. 1993, 212, 561-568.
21. Prisner, T. F.; van der Est, A.; Bittl, R.; Lubitz, W.; Stehlik, D.; Möbius, K. Chem. Phys. 1995, 194, 361-370.
22. Graige, M. S.; Feher, G.; Okamura, M. Y. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1998, 95, 11679-11684.
23. Stowell, M. H. B.; McPhillips, T. M.; Rees, D. C.; Soltis, S. M.; Abresch, E.; Feher, G. Science 1997, 276, 812-816.
24. Fritzsch, G.; Koepke, J.; Diem, R.; Kuglstatter, A.; Baciou, L. Acta Crystallogr. 2002, D58, 1660-1663.
25. Breton, J.; Boullais, C.; Mioskowski, C.; Sebban, D.; Baciou, L.; Nabedryk, E. Biochemistry 2002, 41, 12921-12927.
26. Breton, J.; Burie, J.-R.; Berthomieu, C.; Berger, G.; Nabedryk, G. Biochemistry 1994, 33, 4953-4965.
27. Link, G.; Berthold, T.; Bechtold, M.; Weidner, J.-U.; Ohmes, E.; Tang, J.; Poluektov, O.; Utschig, L.; Schlesselman, S. L.; Thurnauer, M. C.; Kothe, G. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 4211-4222.
28. Weik, M.; Ravelli, R. B. G.; Kryger, G.; McSweeney, S.; Raves, M. L.; Havel, M.; Gros, P.; Silman, I.; Kroon, J.; Sussman, J. L. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2000, 97, 623-628.
29. Klette, R.; Törring, J. T.; Plato, M.; Möbius, K.; Bönigk, B.; Lubitz, W. J. Phys. Chem. 1993, 97, 2015-2020.
30. ex, has been chosen to common practice.
31. Reitz, D. C.; Weissman, S. I. J. Chem. Phys. 1960, 33, 700-704.
32. Edmonds, A. R. Angular Momentum in Quantum Mechanics; Princeton University Press: Princeton, 1974; pp 6-8.
33. Utschig, L. M.; Greenfield, S. R.; Tang, J.; Laible, P. D.; Thurnauer, M. C. Biochemistry 1997, 36, 8548-8558.
34. Crespi, H. L. Methods Enzymol. 1982, 88, 3-5.
35. Cherkasov, F. G.; Denisenko, G. A.; Vitol, A. Ya.; L'vov, S. G. In Proceedings of the XXVIIth Congress Ampère on Magnetic Resonance and Related Phenomena; Salikhov, K. M., Ed.; Zavoisky Physical-Technical Institute: Kazan, 1994; Vol. 1, pp 416-417.
36. Hofbauer, W.; Bittl, R. Bruker Report 1998, 145, 38-39.
37. Heinen, U.; Poluektov, O. G.; Stavitski, E.; Berthold, T.; Ohmes, E.; Schlesselman, S. L.; Golecki, J. R.; Moro, G. J.; Levanon, H.; Thurnauer, M. C.; Kothe, G. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 9498-9504.
38. Laukenmann, K. Ph.D. Thesis, University of Freiburg, 1999.
39. Marquardt, D. W. J. Soc. Indust. Appl. Math. 1963, 11, 431-441.
40. Torrey, H. C. Phys. Rev. 1949, 76, 1059-1072.
41. Burghaus, O.; Plato, M.; Rohrer, M.; Möbius, K.; MacMillan, F.; Lubitz, W. J. Phys. Chem. 1993, 97, 7639-7647.
42. Wang, W.; Belford, R. L.; Clarkson, R. B.; Davis, P. H.; Forrer, J.; Nilges, M. J.; Tinken, M. D.; Walczak, T.; Thurnauer, M. C.; Norris, J. R.; Morris, A. L.; Zhang, Y. Appl. Magn. Reson. 1994, 6, 195-215.
43. Isaacson, R. A.; Lendzian, F.; Abresch, E. C.; Lubitz, W.; Feher, G. Biophys. J. 1995, 69, 311-322.
44. Bratt, P.; Ringus, E.; Hassan, A.; Tol, H. V.; Maniero, A.-L.; Brunel, L.-C.; Rohrer, M.; Bubenzer-Hange, C.; Scheer, H.; Angerhofer, A. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 10973-10977.
45. Bittl, R.; Zech, S. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 1429-1436.
46. Käss, H.; Rautter, J.; Bönigk, B.; Höfer, P.; Lubitz, W. J. Phys. Chem. 1995, 99, 436-448.
47. Isaacson, A. R.; Abresch, E.; Feher, G.; Lubitz, W.; Williams, J.; Allen, J. P. Biophys. J. 1995, 68, A246.
48. Rohrer, M.; MacMillan, F.; Prisner, T. F.; Gardiner, A. T.; Möbius, K.; Lubitz, W. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 4648-4657.
49. Lubitz, W.; Feher, G. Appl. Magn. Reson. 1999, 17, 1-48.
50. Paddock, M.; Abresch, E.; Isaacson, R.; Lubitz, W.; Okamura, M.; Feher, G. Biophys. J. 1999, 76, A141.
51. Link, G.; Heinen, U.; Kothe, G. Unpublished results.
52. Heinen, U. Ph.D. Thesis, University of Freiburg, 2003.
53. Stehlik, D.; Bock, C. H.; Petersen, J. J. Phys. Chem. 1989, 93, 1612-1619.
54. Baxter, R. H. G.; Seagle, B.-L.; Ponomarenko, N.; Norris, J. R. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 16728-16729.
55. Yano, J.; Kern, J.; Irrgang, K.-D.; Latiner, M. J.; Bergmann, U.; Glatzel, P.; Pushkar, Y.; Biesiadka, J.; Loll, B.; Sauer, K.; Messinger, J.; Zouni, A.; Yachandra, V. K. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2005, 107, 12047-12052.
56. Poluektov, O. G.; Utschig, L. M. Unpublished results.
57. Poluektov, O. G.; Utschig, L. M.; Dubinskii, A.; Thurnauer, M. C. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 4049-4059.
58. Li, J.; Gilroy, D.; Tiede, D. M.; Gunner, M. R. Biochemistry 1998, 37, 2818-2829.
59. Allen, J.; Feher, G.; Yeates, T.; Komiya, H.; Rees, D. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1988, 85, 8487-8491.
60. Kleinfeld, D.; Okamura, M. Y.; Feher, G. Biochemistry 1984, 23, 5780-5786.
61. Abresch, E. C.; Yeh, A. P.; Soltis, S. M.; Rees, D. C.; Axelrod, H. L.; Okamura, Y. M.; Feher, G. Biophys. J. 1999, 76, A141.
62. Zech, S. G.; Bittl, R.; Gardiner, A. T.; Lubitz, W. Appl. Magn. Reson. 1997, 13, 517-529.
63. Kandrashkin, Y.; van der Est, A. Spectrochim. Acta 2001, A57, 1697-1709.
64. Dubinskii, A. A.; Perekhodtsev, G. D.; Poluektov, O. G.; Rajh, T.; Thurnauer, M. C. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 938-944.
65. Savitsky, A.; Dubinskii, A. A.; Flores, M.; Lubitz, W.; Möbius, K. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 6245-6262.
66. Kiefer, A. M.; Kast, S. M.; Wasielewski, M. R.; Laukenmann, K.; Kothe, G. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 188-198.
67. Kothe, G.; Norris, J. R.; Poluektov, O. G.; Thurnauer, M. C. In Biophysical Techniques in Photosynthesis II; Aartsma, T. J., Matysik, J., Eds.; Springer: Dordrecht, 2007; pp 305-323.